Водороден отоплителен котел: устройство + принцип на работа + критерии за избор

Принципите на алтернативната енергия все повече привличат вниманието на потребителите.Това до голяма степен се дължи на повишаването на тарифите за традиционните енергийни ресурси, както и на периодичните смущения на пазара на услуги.

При тези обстоятелства водородният отоплителен котел се счита за един от най-обещаващите видове устройства, работещи с възобновяемо гориво, което е H газ₂.

Преди да решите да закупите такъв агрегат, трябва да се запознаете с принципа на неговото действие и да оцените предимствата и недостатъците на използването на водород като гориво. Тези въпроси са проучени от нас и описани подробно в статията.

Освен това идентифицирахме параметри, които трябва да се вземат предвид при избора на котел, предоставихме съвети за експлоатация и подготвихме преглед на най-добрите фабрично произведени водородни генератори. Фенове на домашно приготвени продукти ще намерят полезни инструкциите за сглобяване на устройството със собствените си ръце.

Свойства на водорода като гориво

Както бе споменато по-горе, горивото за такива агрегати е водород, най-лекият газ в природата, без цвят и мирис. Сред предимствата му са голямото количество топлина, което се отделя при изгарянето на H₂ (121 MJ/kg, докато изгарянето на пропан освобождава само 40 MJ/kg).

При нормални условия водородът гори при температура +2000°C, но с помощта на катализатор може да се намали до +300°C.Това позволява котлите да бъдат направени от евтина стомана, а не от скъпи редкоземни метали.

Водородът е нетоксичен, което го прави безопасен за използване в ежедневието. При изгарянето на това вещество се образуват водни пари, които подобряват вътрешния микроклимат и не изискват комини.

При използване на водород трябва стриктно да се спазват правилата за безопасност: ако газът се използва неправилно или влезе в контакт с открит пламък, може да възникне разрушителна експлозия

Недостатъците включват повишената експлозивност на водорода, особено когато се смеси с въздух или кислород, което води до образуването на детониращ газ.

Предимства и недостатъци на водородните котли

Силните страни на такива устройства са:

1. Напълно екологичен. Продуктите от разлагането на водата не вредят на атмосферата, те са напълно безопасни за здравето на хората и домашните любимци.
2. Високо ниво на ефективност, което може да достигне 96%. Това е значително по-високо от ефективността на дизела, природния газ или въглищата.
3. Спестяване на природни ресурси чрез използването алтернативни източници на енергия.
4. Ниска цена получени калории. За такива устройства е достатъчна вода и малко електричество.

В същото време такива устройства имат и слабости.

Недостатъците включват следните нюанси:

1. Изисквания за поддръжка. За възможно най-високо H производство₂, металните пластини трябва да се сменят всяка година. В допълнение към подмяната на електродите, трябва редовно да се добавя катализатор, за да се произведе планираното количество енергия. Честотата на тази процедура зависи от мощността, както и от характеристиките на конкретен модел.
2. Висока цена — фабричната инсталация ще струва не по-малко от 35-40 хиляди рубли.
3. Опасност от експлозия когато се повиши нормализираното налягане в котела.
4. Недостиг на водородни бутилки - Доста рядко се срещат в продажба.
5. Ограничен избор. Тъй като такива отоплителни уреди не са много разпространени на руския пазар, не винаги е възможно бързо да се намери подходящ модел, както и да се намерят компетентни специалисти за монтаж и ремонт на оборудване.
6. Нуждата от комуникации. За да работите с устройството, е необходима постоянна връзка към захранването за извършване на реакцията на електролиза, както и към източник на вода, чийто поток зависи от мощността на устройството.

Трябва да се отбележи, че производителите обръщат голямо внимание на новите технологии и се стремят да подобрят водородните котли, като елиминират или минимизират недостатъците.

Принципът на работа на нагревателя

Благодарение на дейността си Х₂ Не се среща в природата в чист вид, но е доста лесно да се изолира от обикновената вода чрез електролиза, при която също се отделя кислороден газ.

На представеното изображение можете да видите схематичен дизайн на отоплително оборудване, работещо с водород, като посочите всички структурни елементи (+)

За да функционира нагревателното устройство, първо е необходимо да се получи H₂. Това се случва в специално отделение, запазено за такава реакция. Течността се излива в контейнера, в който се потапят метални пластини.

Те се захранват с електрически ток със специално подбрана чистота, под въздействието на който се отделя Н₂ и около₂, както и водна пара като страничен продукт.

Получената смес преминава през специално устройство - химически сепаратор, с помощта на който е възможно да се изолира водород, отделяйки го от други примеси. Пречистеният газ се подава към горелката, на която е монтиран клапан.

Предотвратява движението H₂ в другата посока, което предотвратява експлозия. В този случай кислородът и водните пари се освобождават в специален контейнер чрез друга система.

След това водородният газ преминава през защитния блок и навлиза в горивната камера. Тук той реагира с газ в присъствието на катализатор, което води до образуване на топлина, която навлиза в отоплителната система на дома през топлообменник.

Освободените в камерата водни пари се връщат по специално предназначен канал към резервоара с електролита, като по този начин се използва процесът на рециклиране.

Регулирането на мощността се извършва с помощта на специално оборудвани канали, чийто брой може да достигне шест. Всяко от тези устройства съдържа вътре катализатор, поради което при включване започва процесът на генериране на топлина.

Газовият поток, загрят до температура 40°C, започва да се движи към топлообменника, разположен в горивната камера.

Благодарение на отделните дизайни, каналите могат да работят независимо един от друг, което ви позволява да включите само част от тях.

Процесът на производство на водород в съвременните устройства за електролиза е напълно автоматизиран. Единственият ръчен процес е наливането на вода в системата

Модерните модели също са оборудвани с различни устройства, например индикатори за нивото на водата и сензори за налягане, което им позволява да работят автоматично и да реагират спешно в непредвидени ситуации.

Компоненти на водородна инсталация

Дизайнът на отоплителна система, работеща с водород, е доста прост.

Бойлер, който играе ролята на топлообменник, е основният елемент, където се получава водород.

Котел, работещ с водород, може да бъде сглобен от налични елементи, като за работата му е необходима само обикновена или дестилирана вода (+)

Електролизатор - основната активна част на котела, където протича електролитната реакция, водеща до разлагането на водата до H₂ и около₂. Елементът представлява резервоар, пълен с вода, в който са поставени метални електроди с максимална токова проводимост.

Плочите са свързани с проводници, през които се подава електричество.

Горелка - устройство, което помага за загряване на охлаждащата течност в отоплителната система. Разположена в горивната камера, се подава искра, за да я запали.

Клапан на горелката - специална част, разположена в горната част на устройството. Благодарение на този детайл Х₂, издигайки се до върха, лесно преодолява бариерата, недостъпна за други отделящи се вещества и влиза директно в горелката.

Фабричните водородни котли са оборудвани с контролен блок. Панелът показва индикатори за напрежение и ток, регулатор на мощността и лостове за настройка на други работни параметри

Тръбопровод - комуникации, които се простират от блока и се използват за подаване на топлина към всички стаи на къщата. Използва се за обвързване отоплителни тръби диаметър 25-32 мм. При полагането се спазва основното правило: диаметърът на всеки следващ клон трябва да бъде по-малък от този на предишния.

Критерии за избор на генератор

Когато решавате да закупите такова оборудване, е важно да обърнете внимание на следните критерии.

Мощност. При съвременните устройства стойността на този индикатор може да варира значително, което ви позволява да изберете най-добрия вариант както за малка къща, така и за дву- или триетажна сграда.

Средната консумация на вода в съвременните модели генератори не е твърде висока. В рамките на 24 часа устройството ще се нуждае от приблизително 5,5 литра, за да работи, което генерира 1,2-2 литра гориво

Брой вериги. На устройства, работещи с водород, обикновено се инсталира отоплителна верига. Някои модели предвиждат и допълнителен монтаж на втори (отоплителен) кръг.

Ниво на потребление на електроенергия. Съвременните технологии позволяват да се постигне отлична топлинна ефективност, като се използва минимално електричество. Консумацията на енергия при различните видове генератори варира от 1,2 до 3 kW за 1 час.

Ниската консумация на енергия се постига поради факта, че водородният котел не работи непрекъснато, а само за поддържане на определена температура в помещението.

Захранване. Всички видове водородни генератори могат да бъдат разделени на две големи категории: едните работят на газ, другите работят на електричество.

производител. По-добре е да предпочитате доказани производители (Италия, САЩ). Трябва да внимавате с нискокачествени продукти, предлагани от съмнителни компании на изключително ниски цени.

Съвети за използване на котела

За да подобрите функционалността на уреда, е важно да следвате включените инструкции. Можете да подобрите работата на устройството, като добавите допълнителни части (трябва стриктно да спазвате правилата за безопасност).

Сензор за пламък, монтиран на горелката, повишава безопасността на системата.Когато огънят изгасне, устройството автоматично спира притока на запалим газ в горелката, като по този начин предотвратява навлизането му в стаята

Можете да инсталирате специални сензори във вътрешността на топлообменника, за да наблюдавате увеличаването на скоростта на нагряване на водата, както и да допълните дизайна на горелката със спирателни вентили.

Просто го свържете директно към температурен сензортака че котелът автоматично да се изключи веднага щом отоплението достигне зададената точка.

Също така е полезно да инсталирате устройство за нормализирано охлаждане на котела.

Водородните устройства могат да се използват не само като единственото отоплително оборудване в къщата, но и в комбинация с други отоплителни системи. В този случай основните нагреватели могат да работят в нискотемпературен режим.

Ако се спазват стандартите за работа, агрегатът, задвижван с водород, ще служи десетилетия. Въпреки че гаранционният срок на такива устройства е 15 години, на практика те могат да работят ефективно 20-30 години.

Ремонтът на такива устройства няма да бъде труден за опитен техник, тъй като основният дизайн на водороден котел не е твърде различен от аналозите, работещи с други видове гориво.

Топ 5 фабрични генератори на водород

Първата компания, която произведе и патентова технологията за производство на котел на водородно гориво, беше италианска компания Джакомини. Специализирана е в устройства, базирани на екологични методи за генериране на енергия: геотермални помпи, слънчеви панели и други.

H2ydroGEM е каталитична горивна камера, всеки рог от която съдържа вещество, което ускорява реакцията на изгаряне на водорода.Поради това процесът протича при относително ниска температура

В момента подобни модели се произвеждат от американски, китайски и европейски компании, но тяхната гама не е много широка в сравнение с котлите, работещи с други видове гориво.

Най-добрите фабрични модели на водородни системи

Сред най-популярните модели отбелязваме:

1. МегаТанк100 – генератор, работещ на електричество от мрежата. Има надеждна многостепенна система за защита срещу прегряване и късо съединение, което гарантира безопасна и продуктивна работа. Цената на модела зависи от неговата конфигурация.
2. ЗВЕЗДА-2000 – скъпо устройство (>200 000 рубли) има отлични технически характеристики. Въпреки факта, че този генератор консумира минимална енергия, той е в състояние да затопли стая от 251-300 квадратни метра.
3. Кингкар – захранвано от мрежата устройство с отлични експлоатационни характеристики. Цената на модела е доста висока - около 100 хиляди рубли, но се компенсира от икономичното потребление на енергия.
4. H2-2 – Италианско оборудване от „екстра“ клас на висока цена (приблизително 250 000 рубли). което позволява нагряване на въздуха в големи пространства (от 300 m³ и повече) с минимална консумация на електроенергия.
5. Безплатна енергия – висококачествени устройства на достъпна цена в диапазона от 15-35 хиляди рубли (цената зависи от мощността и други характеристики). Оборудван с контролен блок, който автоматизира много процеси, многостепенен сензор за регулиране на напрежението и налягането.

Има и други модели в различни ценови категории.

Как сами да си направите котел

Отоплителните генератори имат доста лек дизайн. С определено ниво на умения можете сглобете устройството сами. В същото време, поради експлозивността на водородната смес, такава работа изисква изключителна отговорност, познаване на предпазните мерки и опит в инсталирането на такива устройства.

Ако произвеждате устройството сами, няма да можете да се отървете от значителни финансови разходи, тъй като е по-добре да закупите някои от компонентите готови. Високият риск ви кара да мислите за фабрични инсталации, за които производителите предоставят дългосрочни гаранции

Процесът на производство на водороден котел със собствените си ръце може да бъде разделен на няколко етапа.

Етап 1 — изпълнение на чертежа и подготовка на материали. На първо място, трябва да намерите подобни проекти в интернет, за да ги използвате, за да мислите за устройство, което да отговаря на всички условия и възможности.

Необходимо е точно да се изчислят всички показатели и преди всичко необходимата мощност, както и да се вземе решение за материалите, които ще бъдат използвани за направата на котела. Феромагнитните сплави се считат за най-добрият вариант, но контейнерът от неръждаема стомана е доста подходящ.

Въпреки че нагревателните генератори на водород може да имат различен дизайн, следните детайли остават непроменени:

• 12-волтов източник на захранване;
• резервоарът, където ще бъде разположена конструкцията;
• PWM контролер с мощност минимум 30 A;
• няколко тръби с различни диаметри, изработени от неръждаема стомана;
• стоманен лист;
• ножовка за метал;
• газов котлон - по-добре подготвени, закупени в магазин.

Стъпка 2 — създаване на електролити. За да направите плочите, с които ще бъде оборудван електролизерът, трябва да вземете лист стомана със средна дебелина.С помощта на ножица за метал, ножовка или друг инструмент се нарязва на равни ленти от 18 или повече парчета (броят трябва да е четен).

От друга страна, във всеки от тях е необходимо да се пробият отвори за болтовете, които ще са необходими, за да държат тези елементи напълно неподвижни в електролита.

Разделяме всички плочи на аноди и катоди; в зависимост от това разделение към тях са свързани проводници, съответно предаващи положителни и отрицателни заряди.

Използването на постоянен ток е по-ефективно от използването на променлив ток. Най-добре е да използвате генератор тип PWM като негов източник.

Стъпка #3 — монтаж на електролизера. Най-добрият материал за производството на този елемент е неръждаемата стомана. Надеждна правоъгълна или квадратна конструкция е заварена от метал, след което в нея се излива вода или смес от H₂O с катализатора, като се поставят и подготвени плочи със свързано окабеляване.

Стъпка #4 — връзка към горелката. В горната част на устройството е монтирана горелка - по-добре е да използвате закупен модел, който можете да закупите в специализиран магазин.

Стъпка #5 — монтаж и свързване на сепаратора, което е необходимо за отделяне на водородни газове от смес.

Накрая се полага тръба, през която H₂ ще се издигне до горелката, а елементите, които премахват топлината и я разпределят в къщата, също са свързани.

Коя вода е по-добра - обикновена или дестилирана?

Един от въпросите, които собствениците на водородни котли често задават, се отнася до водата, използвана за работа на устройствата.

Дестилирана вода за работа на водороден котел може да бъде закупена в магазините или можете сами да настроите нейното производство с помощта на проста инсталация

Според експерти, фабричните или домашните устройства демонстрират най-добра производителност при работа с дестилирана вода, към която е добавен много малко натриев хидроксид (една супена лъжица на 10 литра H2O).

Водородният котел обаче може да работи успешно и с чешмяна вода, основното е, че не съдържа соли на тежки метали.

Изводи и полезно видео по темата

Във видеото по-долу ще видите преглед на модел на газов котел, работещ с водородно гориво, произведен от известната корейска компания DAEWOO.

Водородът не без основание се нарича горивото на бъдещето: този газ може да се превърне в почти неограничен ресурс от евтино, екологично чисто гориво, което може да се използва в различни инсталации.

Котел с водородно гориво, произведен във фабрика или самостоятелно, ще ви позволи да създадете автономна отоплителна система. Това ще помогне за значително намаляване на плащанията в жилищните и комуналните услуги и ще реши проблема с поддържането на комфортна температура в дневните и сервизните помещения.

Имате ли опит с използването на водород като гориво? Искате ли да задавате въпроси по темата или да говорите за вашето изобретение? Моля, коментирайте публикацията, участвайте в дискусии и оставяйте снимки на вашите домашни продукти. Блокът за обратна връзка се намира по-долу.